Collier Aerospace’den yeni HyperX® yazılımı
Yazılım, küçük rüzgar türbini kanatlarının sürdürülebilirliğini geliştirmek amacıyla E-cam fiberlerin keten elyaflarla değiştirilmesinin fizibilitesini değerlendirmesine yardımcı oluyor.
Collier Aerospace Corp., JEC World 2022'de yeni HyperX® yapısal analiz ve tasarım yazılımının lansmanı ile birlikte, 7,4 metrelik doğal fiber kompozit rüzgar türbini kanadının boyutlandırılmasında aracın gerçek dünyadaki uygulamasına ışık tutuyor. Kanadın geliştirilmesi, Güney Kore'deki Hongik Üniversitesi'ndeki Gemi Mimarisi ve Okyanus Mühendisliği Bölümü ile bir yazılım distribütörü olan Samwon Millennia, Inc. arasındaki bir işbirliğiydi. Amaç, ömrünü tamamlamış kanatların çevresel etkisini azaltmak için E-cam elyafı, doğal bitki bazlı keten elyaf takviye ile değiştirmenin uygulanabilirliğini birlikte değerlendirmekti.
Boyutlandırmaya ek olarak, malzemeleri ve katman yerleşimlerini tanımlamak, kanadın ekibin tüm performans gereksinimlerini karşıladığından emin olmak ve boyutları belirlemek için HyperX yazılımı kullanıldı. Yeni yazılım, laminasyon serim dizilimlerini, katman sınırlarını ve serilme düzeni dahil olmak üzere kanadın yapısal tasarım aşamaları boyunca kullanıldı.
Hongik Üniversitesi'nden Profesör Yeonseung (Y.S.) Lee, “Collier Aerospace'in HyperX yazılımının etkileyici işlevselliği, doğal fiber kompozit rüzgar türbini kanadının tasarımı ve geliştirilmesinde inanılmaz bir fark yarattı” dedi. “Yazılım, tek seferde değil, tüm gereksinimleri bir kerede optimize ettiğinden, doğal malzemelerin daha düşük mekanik özelliklerine rağmen ekibimizin hızlı bir şekilde uygulanabilir bir çözüme ulaşmasını sağladı. Collier Aerospace tarafından sağlanan uzman desteği, ekibimizin büyük ölçüde doğal liflerle güçlendirilmiş, uygulanabilir bir kanat tasarımı belirlemesine yardımcı oldu.”
Collier Aerospace Mühendislik Direktörü James Ainsworth, “Rüzgar kanadı projesi için tasarım gereksinimleri, yıllık enerji üretimini en üst düzeye çıkarmaya yardımcı olmak için uygun maliyetli minimum ağırlıkta güvenilirliği içeriyordu” dedi. “En büyük zorluğumuz, epoksi reçinede E-cam fiberler kadar rijitlik ve dayanıklılık sağlamayan doğal fiber kompozitlerle performans gereksinimlerini karşılamaktı. HyperX yazılımını kullanarak, keten elyaf takviyeli kompozit kanadı optimize etmek amacıyla rotor-kule açıklığını koruyacak sehim limitlerini karşılamak için, kanat açıklığı boyunca her istasyonda spar başlığı konumunu ve gerekli kalınlığı belirlemek suretiyle ağırlığı düşürerek yorulma yüklerini azaltmak ve faydalı ömrü uzatmak için tasarım yardımı sağladık.”
Çevresel etkileri azaltmak
Rüzgar türbini kanatlarının ticari olarak geri dönüştürülmesinin zor olmasının bir sonucu olarak, çeşitli gruplar, ömrünü tamamlamış kanatları depolamaya göre çevreye daha zararsız bir şekilde elden çıkarma veya sonraki uygulamalarda yeniden kullanım için malzemeyi yeniden elden geçirme yöntemleri üzerinde çalışıyor. Kore çalışmasında ele alınan yaklaşım, karbon veya cam elyaf yerine doğal elyaf takviyeleri kullanmayı seçerek tasarım sürecinin başlangıcında çevresel etkiyi azaltmaktır. Birincisi, doğal lifler yetiştirmek, hasat etmek ve temizlemek, karbon veya cam liflerin üretiminden çok daha az enerji yoğundur. İkincisi, canlı bitkilerden türetildikleri için, doğal lifler büyüme döngüleri sırasında karbondioksit ve nitrojeni tutarlar ve daha sonra kompozit takviye olarak kullanımları sırasında bu gazları bitki dokusunda kilitli tutarlar.
Son kanat tasarımı, doğal elyaf ve E-cam fiber takviyesinden oluşan bir hibrit yapı kullanılıyor. Orijinal cam elyaf takviyeli kanattan biraz daha ağır (%7,4), ancak bu ek ağırlığın doğal elyaf kullanmanın çevresel faydalarını elde etmek için teknik olarak tolere edilebilir olduğu kabul ediliyor. Şu anda rüzgar kanatları, vakum infüzyon imalat yöntemi kullanılarak üretiliyor.
